城市排水管網(wǎng)是水環(huán)境治理的關(guān)鍵樞紐，其水質(zhì)狀況直接關(guān)乎城市水生態(tài)安全與公共衛(wèi)生防護(hù)。水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)采儀作為管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心中樞，其運(yùn)行原理的科學(xué)性與穩(wěn)定性被業(yè)內(nèi)視為保障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)高效流轉(zhuǎn)的核心前提。行業(yè)研究人員指出，數(shù)采儀的搭建使分散在管網(wǎng)不同節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)終端形成有機(jī)整體，同時(shí)讓水質(zhì)數(shù)據(jù)從采集到應(yīng)用的鏈路實(shí)現(xiàn)閉環(huán)，進(jìn)而為管網(wǎng)水質(zhì)管控提供可靠技術(shù)支撐。

一、數(shù)采儀的系統(tǒng)定位

排水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)采儀并非單一獨(dú)立設(shè)備，而是被整合進(jìn)包含前端傳感器、傳輸網(wǎng)絡(luò)與后端管理平臺(tái)的完整監(jiān)測(cè)體系。其核心使命是把管網(wǎng)內(nèi)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的水質(zhì)參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等信息進(jìn)行統(tǒng)一采集、標(biāo)準(zhǔn)化處理并安全傳輸至后端平臺(tái)，使得監(jiān)測(cè)人員能夠?qū)崟r(shí)掌握管網(wǎng)水質(zhì)動(dòng)態(tài)。相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜冶硎?，?shù)采儀的工作邏輯需適配排水管網(wǎng)的特殊工況，管網(wǎng)內(nèi)的高濕度、多淤泥、易腐蝕環(huán)境要求數(shù)采儀在原理設(shè)計(jì)階段就兼顧穩(wěn)定性與抗干擾性。

二、核心數(shù)據(jù)采集原理

數(shù)據(jù)采集模塊是數(shù)采儀的基礎(chǔ)核心，其原理圍繞各類水質(zhì)傳感器的信號(hào)適配與轉(zhuǎn)換展開(kāi)。在排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)場(chǎng)景中，數(shù)采儀需對(duì)接常規(guī)五參及多項(xiàng)特殊水質(zhì)參數(shù)傳感器。針對(duì) pH 傳感器，技術(shù)人員解釋這類傳感器是用氫離子玻璃電極與參比電極組成原電池，在玻璃膜與被測(cè)溶液中氫離子發(fā)生離子交換的過(guò)程中電極間會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)電位差，數(shù)采儀則通過(guò)專用接口接收該電位差信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為可識(shí)別的 pH 數(shù)值。

電導(dǎo)率傳感器的測(cè)量原理是將兩塊平行極板置于被測(cè)溶液中并施加正弦波電勢(shì)，極板間電流變化會(huì)反映溶液電導(dǎo)特性，數(shù)采儀把這類電流信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換從而得到電導(dǎo)率數(shù)據(jù)。溶解氧傳感器基于熒光猝熄原理工作，藍(lán)光激發(fā)熒光物質(zhì)產(chǎn)生的紅光與藍(lán)光相位差和氧分子濃度相關(guān)，數(shù)采儀捕捉該相位差信號(hào)并經(jīng)溫度補(bǔ)償計(jì)算得出溶解氧含量。此外針對(duì) COD、氨氮等參數(shù)的傳感器，數(shù)采儀會(huì)根據(jù)其各自檢測(cè)原理對(duì)應(yīng)的信號(hào)類型完成適配，同時(shí)將傳感器的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)同步采集，使監(jiān)測(cè)人員能掌握設(shè)備運(yùn)行情況。

三、數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)邏輯

數(shù)據(jù)傳輸模塊的技術(shù)邏輯決定了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性與可靠性。數(shù)采儀會(huì)把采集到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行封裝處理，同時(shí)適配不同的傳輸方式以滿足管網(wǎng)不同點(diǎn)位的需求。對(duì)于管網(wǎng)內(nèi)布線相對(duì)便捷的區(qū)域，數(shù)采儀會(huì)采用有線傳輸模式并通過(guò) RJ45 以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定上傳；而對(duì)于管網(wǎng)偏遠(yuǎn)或布線困難的點(diǎn)位，數(shù)采儀則內(nèi)置無(wú)線通信模塊并借助 4G 等網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)傳輸。

研發(fā)人員強(qiáng)調(diào)數(shù)采儀在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中會(huì)采用專用通信協(xié)議，使數(shù)據(jù)在傳輸鏈路中不易出現(xiàn)丟失或錯(cuò)亂，同時(shí)會(huì)對(duì)傳輸頻次進(jìn)行智能調(diào)控，在保障數(shù)據(jù)時(shí)效性的同時(shí)降低整體功耗。

四、特殊工況適配設(shè)計(jì)

適配排水管網(wǎng)特殊場(chǎng)景的設(shè)計(jì)原理是數(shù)采儀能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。排水管網(wǎng)內(nèi)存在的淤泥、雜物易對(duì)傳感器探頭造成損害，數(shù)采儀會(huì)通過(guò)預(yù)設(shè)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)程序?qū)鞲衅鞯墓ぷ鲄?shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，當(dāng)探頭出現(xiàn)異常時(shí)會(huì)及時(shí)發(fā)出維護(hù)提醒。在供電方面，數(shù)采儀支持寬電壓輸入且具備低功耗模式，靜態(tài)工作電流可控制在極低范圍，即使在管網(wǎng)內(nèi)供電不穩(wěn)定的區(qū)域也能維持正常運(yùn)行。其外殼與接口均采用高防護(hù)等級(jí)設(shè)計(jì)，可抵御管網(wǎng)內(nèi)的高濕度與腐蝕性氣體，使設(shè)備使用壽命得到延長(zhǎng)。

環(huán)境工程領(lǐng)域?qū)W者認(rèn)為，數(shù)采儀的技術(shù)原理持續(xù)迭代將進(jìn)一步提升排水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)的精細(xì)化水平，為城市水環(huán)境治理的科學(xué)決策提供更堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)推動(dòng)管網(wǎng)水質(zhì)管控從被動(dòng)應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)向主動(dòng)預(yù)防。